37、硬件加密加速器侧信道攻击的实用改进

硬件加密加速器侧信道攻击的实用改进

1. 引言

侧信道攻击是一种利用加密设备在运行过程中无意泄露信息的密码分析技术。在对称加密或解密场景中，侧信道攻击旨在恢复秘密密钥。因此，人们对高效实施针对此类攻击的对策有着浓厚的兴趣。同时，研究人员也在努力将攻击和对策的研究形式化。

有两种类型的攻击者需要考虑：
1. 拥有一定先验信息的攻击者，如电路泄漏模型和正在执行的算法。
2. 能够访问被攻击设备克隆体的攻击者，他们可以自由操纵克隆设备，以间接了解包含秘密信息的目标设备的行为。

这里我们主要探讨第二种情况，它分为两个阶段：第一阶段是进行分析以提取信息的轮廓分析阶段；第二阶段是进行在线攻击的分类阶段。

2. 面向实践的侧信道研究理论框架

2.1 先决条件

在侧信道攻击的理论分析中，有两个重要的定义需要考虑：泄漏函数和攻击者。
- 泄漏函数 ：泄漏函数 (L(C, M, R)) 是一个关于三个参数的函数。其中 (C) 是电路/算法的当前内部配置，包含所有原则上可测量侧信道的资源；(M) 是一组测量值；(R) 是表示噪声的随机字符串。从这个概念出发，我们可以创建区分器，用于评估电路的侧信道信息，或供攻击者恢复密钥。
- 攻击者 ：攻击者在不同的攻击中可能不同，在某些情况下，攻击者使用分治策略分别检索秘密密钥的各个部分。例如，在 DES 加密算法中，(k) 是 56 位的加密主密钥，(S_k) 是由密钥调度从主密钥 (k) 生成并在替换盒（S 盒）输入处使用的 6 位子密钥。

2.2 如何量化